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      • KCI등재

        다중모드 간섭현상을 이용한 1 × 16 마하젠더 스위치 개발

        김성원,홍종균,이상선 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        본 논문에서는 실리카 기반의 다중모드 간섭기를 이용하여 적은 초과손실을 갖는 1×16 마하젠더 스위치에 대한 설계 및 측정결과 에 대하여 논하였다. 제작된 1×16 마하젠더 스위치는 마하젠더 간섭계(Mach-Zehnder Interferometer, MZI) 구조를 갖는 2×2 열광학 스위치를 단위소자로 하였으며, 15개의 단위소자를 이용하여 4단(stage)으로 구성하였다. 먼저 광분배기와 2×2 MZI 열광학 스위치 등의 개별적인 특성을 파악하였고, 그 결과를 전체 소자의 설계에 적용함으로써 보다 좋은 성능을 얻을 수 있었다. 제작된 다중모드 간섭기를 이용한 MZI 구조의 단위스위치 당 초과손실은 최소 -0.5dB로 측정되었다. A 1×16 thermo-optic switch with small excess loss using multimode interference(MMI) couplers is designed, fabricated, and measured. This paper introduces the proposed 1×16 thermo-optic switch, and discusses the measurement results. The 1×16 thermo-optic switch is formed as 4-stage which consists of 15 unit devices. The unit devices are the 2×2 thermo-optic switches with Mach-Zehnder interferometer(MZI) structure. The characteristics of the 1×16 thermo-optic switch depends strongly on each unit device. The unit deviceconsists of two 3-dB general interference MMI couplers and two single mode waveguide arms as a phase shifter. First of all, the 3-dB optical splitter and 2×2 MZI thermo-optic switch have been tested to confirm the characteristics of the unit devices of the 1×16 MZI thermo-optic switch. Using the measurement results of the unit devices, the 1×16 MZI thermo-optic switch can be produced with better characteristics. The resultant structure of the MMI coupler with the optical light source of wavelength of 1550nm for the 1×16 thermo-optic switch is that the width and the optimized length are 25μm and 1580μm, respectively. The smallest excess loss for the unit device is -0.5dB and the average excess loss is -0.7dB.

      • KCI등재

        초해상 광기록 Ge2Sb2Te5 박막의 고온광물성 연구

        이학철,최중규,이재흔,변영섭,류장위,김상열,김수경 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.5

        The samples composed of a GST thin film and the protective layers of ZnS-SiO2 or Al2O3 coated on c-Si substrate were prepared by using the magnetron sputtering method. Samples of three different structures were prepared, that is, i) the GST single film on c-Si substrate, ii) the GST film sandwiched by the protective ZnS-SiO2 layers on c-Si substrate, and iii) the GST film sandwiched by Al2O3 protective layers on c-Si substrate. The ellipsometric constants in the temperature range from room temperature to 700℃ were obtained by using the in-situ ellipsometer equipped with a conventional heating chamber. The measured ellipsometric constants show strong variations versus temperature. The variation of ellipsometric constants at the temperature region higher than 300℃ shows different behaviors as the ambient medium is changed from in air to in vacuum or the protective layers are changed from ZnS-SiO2 to Al2O3. Since the long heating time of 1-2 hours is believed to be the origin of the high temperature variation of ellipsometric constants upon the heating environment and the protective layers, a PRAM (Phase-Change Random Access Memory) recorder is introduced to reduce the heating time drastically. By using the PRAM recorder, the GST samples are heated up to 700℃ decomposed preventing its partial evaporation or chemical reactions with adjacent protective layers. The surface image obtained by SEM and the surface micro-roughness verified by AFM also confirmed that samples prepared by the PRAM recorder have smoother surface than the samples prepared by using the conventional heater. 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 광기록 매체인 GST 박막과 보호층인 ZnS-SiO2 박막 또는 Al2O3 박막을 c-Si 기판위에 증착 한 뒤 in-situ 타원계를 사용하여 상변화 광기록층인 GST 시료의 타원상수 온도의존성을 실시간으로 측정한 결과 300℃ 이상의 온도 에서 GST의 고온 타원상수는 가열 환경 및 보호층의 종류에 따라 큰 차이를 보여주었다.가열 환경 및 보호층의 종류에 따라GST의 고온 타원상수가 달라지는 원인인 1~2시간의 긴 승온시간을 줄이기 위해 Phase-change Random Access Memory(PRAM) 기록기를 사용하였고 수십 ns 이내의 짧은 시간내에 순간적으로 GST 시료를 가열 및 냉각하였다. GST 층이 손상되지 않고 결정화 및 고온 열처리가 되는 PRAM 기록기의 기록모드와 레이저출력 최적조건을 찾았으며 다층박막 구조에서 조사되는 레이저 에너지가 광기록층 인 GST에 흡수되는 양과 이웃하는 층으로 전파되는 양을 열확산방정식으로 나타내고 이를 수치해석적으로 풀어 레이저출력과 GST 박막의 최고 온도와의 관계를 구하였다. 지름이 1 um 정도인 레이저스폿을 대략 0.7×1.0 mm2의 면적내에 촘촘히 기록한 다음 고온 열처리된 GST 시료의 분광타원데이터를 500 um의 빔 크기를 가지는 마이크로스폿 분광타원계를 사용하여 구하고 그 복소굴절률을 결정하였다. In-situ 타원계를 사용할 때에 가열 환경 보호층 물질의 영향을 크게 받은 GST의 고온 복소굴절률은 PRAM 기록기를 사용하였을 때에는 가열환경이나 보호층의 종류에 무관하게 안정된 값을 보여주었다. Atomic Force Microscope(AFM)과 Scanning Electron Microscopy(SEM)을 통해 관찰한 GST 다층박막시료의 고온 열처리 전후 표면미시거칠기 변화도 PRAM 기록기를 사용할 때에는 in-situ 타원계를 사용할 때보다 1/10 정도의 크기를 보여주어 PRAM 기록기와 분광타원계를 사용하여 결정한 GST의 고온 광학물성의 신뢰성을 확인하여 주었다

      • KCI등재

        Cr4+ : YAG 레이저에서 열 렌즈 효과에 따른 공진기의 안정영역과 빔 허리 및 비점수차의 보상

        이봉연 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

        We obtained analytic solutions of boundary conditions to the stable region of Z-fold Cr4+ :YAG laser cavity when the conditions are with and without thermal lensing effect. Also we investigated the influence of the thermal lensing effect on the stability of cavity, beam waist, and astigmatic compensation using aberration transformation matrices. The thermal lensing effect almost has no influence on the stable region of the cavity when the crystal is located in the middle of two concave mirrors and when the distances from the concave mirror to the reflecting mirror and the output coupler are the same. The beam waist, however, is affected more in a tangential plane than in a sagittal plane, and so it is difficult to have astigmatic compensation when the thermal lensing effect exists. This result means that the thermal lensing effect should be considered even for the Kerr-lens mode-locking. Brewster 각으로 양면이 가공된 Cr4+ :YAG 결정이 장치된 Z자형 공진기의 안정영역에 대하여 열 렌즈 효과를 고려하지 않았을 때와,고려하였을 때의 경계값의 해석적 해를 구하였다.또한 수차 변환 행렬들을 사용하여 공진기의 안정성, 빔 허리, 그리고 비점수 차 보상에 대한 열 렌즈 효과가 미치는 영향도 알아보았다. 결정이 오목거울 사이의 중간 위치에 놓이고, 오목거울과 반사거울 및 출력거울의 거리가 같을 때에는 공진기의 안정영역에 미치는 열 렌즈 효과의 영향은 적으나, 빔 허리는 반사거울에서 구결면보다 자오면에서의 영향이 더 크므로 열 렌즈 효과가 있을 때의 비점수 차 보상은 더 어려워진다.이러한 결과는Kerr 렌즈 모드 잠금에서도 열 렌즈 효과가 고려되어야 함을 보인다.

      • KCI등재

        빔세기에 따른 $Fe:LiNbO_3$ 결정의 회절효율

        정태혁 한국광학회 1993 한국광학회지 Vol.4 No.3

        본 논문에서는 광굴절 특성을 나타내는 파라메타중 회절효율의 전도도비(${\sigma}_d$/{\sigma}_p$) 의존성에 관해 연구 하였다. 전도도비는 입사빔의 세기에 의존하며, 암전도도 ${\sigma}_d$가 광전도도 ${\sigma}_p$ 에 비해 무시할 수 없을 때 입사빔의 세기에 따라 전도도비가 변화되고, 전도도비의 변화는 결정 내의 정전기장에 영향을 주게 된다. 정전기장의 변화는 전기광학효과에 의해 굴절율을 변화시키고, 굴절율의 변화는 회절효율과 관계한다. 개방회로 상태에서 0.1%/mole $Fe:LiNbO_3$ 결정과 $LiNbO_3$ 웨이퍼에 Fe를 증착시킨 LiNb$O_3$에서 두 입사빔의 세기비와 입사빔세기의 합을 다르게 할 때 회절효율을 측정하고 이론값과 비교하였다. In this paper, dependence of the diffraction efficiency upon incident light intensity is studied. The conductivity ratio, which is dependent upon the incident light intensity, changes the static electric field in a crystal. This change of the static electric field modulates the refractive index via linear electro-optic effect. And the change of the refractive index affects the diffraction efficiency. It is found that experimental results with $Fe:LiNbO_3$ crystals are in good agreement with the theory.

      • KCI등재

        넓은 파장 가변영역을 가지는 반도체 레이저를 위한 Nonlinearly Chirped Grating의 설계

        김덕봉,최안식,윤태훈,김재창,김선호 한국광학회 1996 한국광학회지 Vol.7 No.4

        Superstructure Grating Distributed-Bragg Reflector(SSG DBR) 레이저는 비교적 높은 Mode Suppression Ratio(MSR)을 가지면서 넓은 파장 대에서 불연속 파장가변 특성을 가진다. 그러나 SSG DBR 레이저는 출력파장을 가변 시킬 때 파장가변 영역을 구성하는 채널 중 몇 개가 빠지는 현상이 실험을 통해 관찰되어 왔다. 우리는 수치해석적인 시뮬레이션을 통해 이 현상이 SSG DBR 거울을 구성하는 linearly chirped grating의 불균일한 반사 피크 높이에 의한 영향임을 발견했고 반사율 피크 높이를 거의 균일하게 만들 수 있는 nonlinearly chirped grating을 제안한다. 그리고 이 거울을 가지는 파장 가변 레이저가 채널의 손실 없이 넓은 파장가변 영역에서 동작하는 것을 확인했다. 그러므로 nonlinearly chirped grating을 가지는 DBR 거울은 넓은 파장가변 영역을 가지는 가변 레이저에 적용할 수 있다. A Superstructure Grating(SSG) Distributed-Bragg-Reflector(DBR) laser has a broad tuning range with a good mode suppression ratio. However, gaps of channel are observed in the wavelength-tuning characteristics of an SSGDBR laser which employs linearly-chirped DBR mirrors. We found by numerical simulation that the gaps may be attributed to the nonuniform reflection-peak heights of a linearly-chirped DBR mirrors. We propose a nonlinearly chirped grating DBR mirror structure that makes reflection-peak heights almost uniform. Therefore a nonlinearly chirped grating structure can be employed in an extended tuning range semiconductor laser to achieve gap-free tuning and low threshold current operation simultaneously.

      • KCI등재

        특성행렬을 이용한 비선형 집적거울 Etalon의 해석

        김덕봉 한국광학회 1993 한국광학회지 Vol.4 No.3

        본 논문에서는 특성행렬을 사용하여 비선형 집적거울 etalon의 입출력 특성을 해석하는 방법을 제시한다. 빛의 세기에 따른 매질의 굴절률 및 흡수율의 변화 특성을 알면, 관계식과 특성행렬식을 결합하여 집적거울 etalon의 비선형 특성을 해석할 수 있다. 이 방법은 파장에 따른 각 거울의 반사율(크기와 위상)을 일일이 구하지 않고, etalon의 구조가 주어지면 바로 임의의 파장에서의 etalon의 입출력 특성을 해석할 수 있다. 또한, 특성행렬식을 이용하여 비선형 집적거울 etalon에서의 쌍안정성을 보였다. In this paper we propose a method to analyze the nonlinear behavior of an integrated-mirror etalon by the characteristic matrix method. If the dependence of the refractive index and the absorption coefficient upon the light intensity are known, we can couple this with an equation by which we can evaluate the light intensity distribution inside an etalon for the given values of the refractive index and the absorption coefficient. By solving these coupled equations by the iteration method, we evaluate the transmission characteristics of a nonlinear integrated-mirror etalon. By the characteristic matrix method, we have demonstrated the static and dynamic bistable behavior of a nonlinear integrated-mirror etalon.

      • KCI등재

        2.5Gbps 광통신용 distrbuted feedback laser diode(DFB-LD) 모듈 제작 및 광송신 실험

        박경현,강승구,송민규,이중기,조호성,장동훈,박찬용,김정수,김홍만 한국광학회 1994 한국광학회지 Vol.5 No.3

        We designed and fabricated the single mode fiber pigtailed DFB-LD module for 2.5 Gbps optical communication system. In the design of the DFB-LD module, we made the module divided into two parts of inner sub-module and outer 14-pin butterfly package and cylindrical shaped sub-module contain quasi confocal 2 lens system including optical isolator and electrical connection between these parts via hybrid substrate of bias T circuit. Laser welding was used to assemble the sub-module which requires accurate fixing between optical elements. The fabricated DFB-LD module showed optical coupling efficiency of 20% and - 3 dB small signal response of more than 2.6 GHz. We confirmed mechanical reliability of the module by temperature cycle test where the tested module exhibit optical power fluctuation of less than 10%. Finally we evaluated the performance of the fabricated DFB-LD module as light source of 2.5 Gbps optical communication system, sensitivity of - 30.2 dBm was obtained through 47 km optical fiber transmission under the criterion of $1\times10^{-10}$ BER and transmission penalties were 1.5 dB caused by extinction ratio and 1.0 dB caused by chromatic dispersion of normal single mode fiber. fiber. DFB-LD 칩으로부터 단일보드 광섬유 부착 2.5Gbps 광통신용 광원인 DFB-LD 모듈을 설계, 제작하였다. DFB-LD 모듈은 광 isolator가 삽입된 2 렌즈 quasi confocal 광학계로 구성된 원통형 서브 모듈과 14 pin butterfly 패키지가 분리된 구성으로서 이들 사이의 전기적 연결은 bias-T 회로가 형성된 하이브리드 기판으로 이루어지도록 설계하였다. 모듈 제작시 정밀한 부품 고정이 요구되는 서브 모듈 조립에는 레이저웰딩 방법을 사용하였다. 제작된 DFB-LD 모듈은 광결합 효율 20%, -3dB 소신호 변조 대역폭 2.6GHz 이상의 특성을 가졌으며 온도 순환검사에도 10% 이내의 광출력 변동만을 보임으로써 기계적 신뢰성을 확인할 수 있었다. 제작된 DFB-LD 모듈의 광송신 성능을 실제 2.5Gbps 광통신 시스템의 광원으로 적용하여 평가한 결과 47km의 광섬유 전송시 BER $1\times10^{-10}$ 조건에서 최대 -30.2dBm의 수신감도를 얻었으며 이 때 전송페널티는 소광비에 의한 것이 1.5dB, 분산에 의한 것이 1.0dB로 나타났다.

      • KCI등재

        비선형 Loop Mirror 방식을 이용한 '8'자 고리형 Erbium 광섬유 레이저의 수동형 모드 록킹

        박희갑 한국광학회 1993 한국광학회지 Vol.4 No.3

        Figure '8' type, passively-mode-locked erbium-doped-fiber ring laser was developed, incorporating a nonlinear loop mirror. Transmittance of the loop mirror was found to be dependent on the incident light intensity due to the non-reciprocal nonlinear phase shift, which enables the passive mode locking of the laser. Self-starting of stable mode locking was possible with only controlling the polarization controllers inside the cavity without any help of external perturbation or modulation. The mode-locked output pulse shape was discussed in relation with the transmission characteristics of nonlinear loop mirror. Erbium이 첨가된 광섬유를 이득 매질로 하여 광섬유 loop mirror가 포함된 '8' 자 형태의 고리형 광섬유 레이저를 구성하였다. Loop mirror내의 양방향으로 진행하는 두 광파간의 비선형적 위상차로 인하여 loop mirror의 투과율이 입사광 강도에 의존함으로써 수동형의 모드록킹이 가능하였으며, 외부 perturbation 이나 변조소자의 도움없이도 공진기내의 편광조절기만의 조절에 의해 모드록킹ㅇ르 시작시킬 수 있었다. 또한 모드록킹에 의한 펄스 출력 파형을 비선형 loop mirror의 투과특숭과 관련하여 고찰하여 보았다.

      • KCI등재

        2.5Gbps 광통신용 저 chirping MQW-PBH-DFB-LD의 제작

        장동훈,이중기,조호성,김정수,박경현,김홍만,박형무 한국광학회 1994 한국광학회지 Vol.5 No.3

        본 연구에서는 MOVPE를 이용한 MQW활성층을 DFB-LD 구조에 도입함으로서 2.5Gbps 광전송용 광원으로 사용된 $ 1.55.\mu$m 파장의 MQW-PBH-DFB-LD를 제작하였다. 활성층으로는 MOVPE를 이용하여 8쌍의 InGaAs/InGaAsP MQW층을 성장하였으며 2차 및 3차 결정성장은 LPE를 사용하였고 발진파장을 결정하는 회절격자 주기는 238nm로 하였다. MQW-PBH-DFB-LD의 평균 임계전류는 13.81mA, Slope efficiency는 0.137mW/mA이었고 발진파장은 1548.6nm의 특성을 얻었다. 그리고 2.5Gbps 대신호 변조시의 chirping특성을 조사하여 본 결과 0.55nm임을 확인할 수가 있었다.

      • KCI등재

        액정셀의 전기광학적 편광투과특성을 이용한 액정표시소자의 최적설계: I. 단색광의 경우

        노봉규,김규석,김진승 한국광학회 1994 한국광학회지 Vol.5 No.3

        The electro-optic polarization transmission characteristics of a liquid crystal (LC) cell is represented by a rotational transformation on the Poincare sphere, and its characteristic parameters, the angle and the axis of the rotation, are experimentally determined with respect to the voltage applied to the LC cell. From the experimental data obtained, we determine driving voltage for the LC cell to give the rotation angle near $180^{\circ}$ of the rotation for the change of the state of the LC cell from non-select to select state, which is a necessary condition for the realization of maximally bright images. The directions of the transmission axes of the polarizer and the analyzer which form a liquid crystal display panel together with the LC cell, are determined from the general characteristics of the rotaional transformation of the LC cell. cell. 액정층을 지나는 빛의 편광상태의 변화를 뽀앙카레공에서의 회전변환으로 나타내어, 액정층에 걸어준 전압에 대한 회전변환이 회전각과 회전축의 변화를 쟀다. 이로부터 액정셀에 걸린 전압이 비선택전압에서 선택전압으로 바뀔 때의 회전변환의 회전각이 $180^{\circ}$에 가장 가까운 구동전압을 결정하고, 이 전압으로 액정셀을 구동할 때 화면의 콘트라스트 및 투과율이 최대가 되는 현광판과 검광판의 투과축의 방향을 회전변환의 일반적인 특성을 써서 결정하고 실험적으로 확인하였다.

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